生物基可降解塑料主要包含淀粉基塑料、PLA、PHA和蛋白質塑料等。其中淀粉基塑料的產業化程度較高,但存在不能完全降解的問題,耐熱性、硬度和透明性等指標較PLA和PHA低
從全球生物降解塑料來看,淀粉基塑料、聚乳酸(PLA)、聚羥基脂肪酸酯(PHA)等生物基可降解塑料的產能占比分別為38%、25%和2%,總占比高達65%;聚己二酸/對苯二甲酸丁二酯(PBAT)和聚丁二酸丁二醇酯(PBS)等石油基可降解塑料的產能占比分別為24%和8%(見圖1)。生物基可降解塑料能夠實現“種植固碳-發酵排碳-生產排碳-分解排碳”閉環碳路徑,與石油基塑料相比,具有碳減排和可再生優勢。隨著全球化石能源不斷消耗,生物基可降解塑料的需求將保持快速增長態勢,所占比例也將繼續增長。
然而我國生物基可降解塑料產業發展面臨著有如下3大問題:
問題01 | 關鍵核心技術突破不足
由于科研成果轉化困難、生產企業總體創新能力不足,疊加材料生產技術壁壘較高,我國生物基可降解塑料工業化生產仍面臨諸多技術瓶頸,技術水平與國外存在一定差距。例如,PLA的工業制備方法為丙交酯開環聚合法,中間體丙交酯的合成和純化反應是生產工藝中的技術難點,PHA微生物合成過程中的分離提取工藝都存在工藝復雜、條件苛刻、技術要求高等問題。此外,提升淀粉基材料的相容性和共混性,以制備淀粉基復合降解塑料也是技術難點和熱點。尚未攻破的技術難題進一步制約了生物基可降解塑料性能的優化提升,使其綜合性能遜色于石油基材料。
問題02 | 生產成本居高不下
淀粉基材料產業化程度較高,其價格與石油基可降解材料基本持平,PLA由乳酸合成,受農作物價格和乳酸工業生產成本影響,綜合成本要高于石油基可降解塑料,PHA完全是由微生物合成的高分子聚合物,分離提取難度高,工業生產成本偏高。總體來看,生物基可降解塑料的完全成本依然較高,未來一段時間仍是制約其市場化應用的重要原因,迫切需要通過技術攻關和規模化生產來有效降低成本。
問題03 | 規模化應用有待擴大
目前,淀粉基材料、PLA已初步實現規模化應用,PHA的產能、應用量也在不斷增加,但低產量、高成本問題嚴重制約生物基可降解塑料應用市場規模的進一步擴大。據了解目前我國生物基可降解塑料年產量遠達不到市場消費需求,仍嚴重依靠進口,“供不應求”問題較為突出。另一方面,由于使用成本偏高,消費者接受度低,生物基可降解塑料的市場滲透率較低,應用市場總體規模仍然較小。
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